В своем выступлении Квон также рассказал о состоянии дел с запоминающими устройствами на основе технологии PCM (Phase Change Memory – память с изменяемой фазой состояния вещества) и производства на основе экологичных технологий. Кроме того, он остановился на следующих четырех проблемах, связанных с проектированием ИС. 

Энергопотребление

Известно, что микросхемы потребляют большое количество энергии. При переходе от 180- к 90-нм нормам проектирования производители микросхем получили возможность снизить потребление динамической мощности на 30%. Однако ниже 90 нм стало труднее снижать рабочее напряжение из-за хорошо известных эффектов короткого канала.
Индустрия продолжает бороться с током утечки затвора. Для решения этой задачи ведущим поставщикам полупроводников придется перейти на технологию high-k/metal, которая позволит уменьшить потребление на 20%. Однако одной этой меры недостаточно – энергопотребление требуется снижать ежегодно на 20% в течение следующих 10 лет.

Транзистор и память следующего поколения

При размерах элементов схемы ниже 20 нм прежняя структура планарных транзисторов не годится. Кандидатами на транзисторы следующего поколения являются многозатворные FinFET, полностью обедненный кремний на изоляторе (FDSOI), 3D-устройства и др.

По словам Квона, FinFET-транзисторы – «достойные кандидаты» на роль новой технологии при нормах ниже 20 нм. Например, сочетание FinFET с технологией high-k позволит снизить потребление на 10%, увеличив производительность на 20%.

До сих пор не ясно, насколько масштабируема сегодняшняя технология памяти DRAM, NAND и NOR. Samsung разрабатывает на замену нынешней ряд технологий следующего поколения, например, 3D NAND, MRAM, PRAM и ReRAM.
Однако поставщики памяти без особого энтузиазма относятся к идее разработке технологии следующего поколения. Квон призвал ОЕМ-производителей больше сотрудничать с поставщиками в этом вопросе.

Переход на 3D-кристаллы

Появление 3D-устройств на основе технологии TSV (Through Silicon Via – сквозные отверстия в кремнии) откладывается, однако на конференции ISSCC компания Samsung заявила о разработке 1-Гбит DRAM с 512-выводным интерфейсом ввода-вывода для таких приложений как смартфоны и планшеты. Этот кристалл был создан с помощью 50-нм техпроцесса.

По заявлению Samsung, он будет установлен в 3D-корпус с использованием TSV-технологии, а поставки этого изделия намечены на 2013 г.

Широкий интерфейс памяти, созданный на базе TSV-технологии, позволяет существенно снизить энергопотребление (до 75%) за счет уменьшения емкости нагрузки цепей межсоединений и ввода-вывода.

В проектировании схем требуются прорывные решения

К числу обычно используемых методов построения малопотребляющих цепей относятся clock gating, clock-tree gating, power gating, multi-threshold/multi-channel libraries и voltage islands. Однако структуры цепей, чувствительные к вариациям параметров процесса, ведут себя нестабильно при низком напряжении, что ограничивает возможности его дальнейшего масштабирования.

Например, встраиваемая SRAM-память весьма чувствительна к вариациям параметров процесса. Чтобы решить эту проблему, разработчики используют разные методы. Например, для повышения стабильности ячейки SRAM оснащаются специальными цепями «помощи при чтении» (read-assist) и «помощи при записи» (write-assist).

Замена нынешних 6-транзисторных ячеек памяти на 8-транзисторные – один из привлекательных методов решения данной задачи.